JP2010063783A - Artificial joint structure - Google Patents

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Yoshimori Kiriyama
Hideo Matsumoto
Takaaki Seki
秀男 松本
善守 桐山
隆明 関
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Yoshimori Kiriyama
Hideo Matsumoto
Takaaki Seki
秀男 松本
善守 桐山
隆明 関
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an artificial joint structure capable of quantitatively and three-dimensionally measuring and evaluating the balance of soft tissues on the inner side and outer side of an artificial joint by converting the operation of replacement of the artificial joint depending on the experience, intuition and subjectivity of an operator to the operation based on objective and highly reliable data. <P>SOLUTION: In the artificial joint structure, a joint in which ends of a first bone and a second bone are combined for the bending and stretching motions is replaced with an artificial joint. The artificial joint includes a first component coupled to the first bone side, and a second component coupled to the second bone side. The first component and the second component are configured to rotate and make joint motions as curved faces of both components are brought into contact with each other. One of the first or second component has a substitute component which can be substituted to be incorporated, and a plurality of sensors for measuring loads applied from the periphery when incorporated are disposed at prescribed positions in the substitute component. At least one triaxial load measuring sensor is included in the plurality of sensors. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は整形外科で用いられる人工関節に係るものであり、より詳細には、膝関節や足関節等を人工のものに置換する施術に用いられる人工関節において、施術中に関節の内側と外側の荷重バランスを整えること、すなわち屈曲位および伸展位での軟部組織の荷重バランスを得ることが容易にできる人工関節の構造に関するものである。 The present invention according to the artificial joint to be used in orthopedics, and more particularly, in the artificial joint for use in treatment to replace the knee joints and ankle joints like those artificial, and inner joint during treatment outside to lay the load balance, i.e. it relates to the structure of the prosthesis which can be easily obtained load balancing soft tissue in flexion and extension positions.

人体には膝関節や足関節などの関節があり、例えば膝関節については、屈曲および伸展位などの運動は大腿骨および脛骨の運動を伴い、大腿骨および脛骨を結ぶ端部では一連の複雑な運動を可能とするように相互に連携した関節接合が形成されている。 The human body has joints such as knee joints and ankle joints, for example for the knee joint, the movement of such flexion and extension positions is accompanied by movement of the femur and tibia, a series of complicated at the end connecting the femur and tibia articulation in cooperation with each other so as to permit movement is formed.
なかでも膝関節は、変形性膝関節症、関節リウマチ、骨腫瘍などの疾病や、外傷や損傷を負ったときには、膝部の骨や関節軟骨および靱帯などを損壊劣化させて、膝が機能する能力に大きな影響を与える。 Of these knee joint, knee osteoarthritis, rheumatoid arthritis, and diseases such as bone tumors, when trauma or injury, such as bone or articular cartilage and ligaments of the knee by damaged deteriorated knee to function a significant impact on the ability.
そのため、整形外科の分野においては各種の人工膝関節が開発されており、劣化した膝関節を人工膝関節に置換する人工膝関節置換術が普及している。 Therefore, it has been developed various artificial knee joint, artificial knee joint replacement surgery to replace a deteriorated knee joint knee prosthesis are popular in the field of orthopedics.

劣化した関節を人工膝関節に置換する施術法では、置換された人工膝関節において、その周辺の屈伸を制御する内外側側副靱帯などの軟部組織が、適正な荷重バランスを獲得しているか否かの判断は、大変に重要なことである。 In the treatment method to replace the deteriorated joint knee prosthesis, whether in substituted knee joint, soft tissue such as the inner and outer collateral ligament controlling the bending and stretching of the periphery thereof, has acquired a proper load balance Kano judgment is that it very important.
置換された人工膝関節は、生体の膝関節の動きと同等な動きをする必要があり、人工膝関節置換施術の技法において、内側と外側のバランスを整えること、つまり、屈曲位と伸展位での軟部組織の荷重バランスを得ることは、施術後の良好な可動域と安定性を獲得するために大変重要なことである。 Substituted knee joint, it is necessary to make equal movements and motion of a biological knee joint, in the techniques of total knee replacement surgery, to balance the inner and outer, i.e., at the bending position and extended position it is to obtain the load balance of the soft tissue, is very important in order to obtain a good range of motion and stability after treatment.

人工膝関節の置換施術は、人工膝関節の形状、大きさ、動作などに合わせて、人体の関節を切除して調整したり、人工膝関節側を切除して調整したりするのであるが、そのような置換施術においては、「大腿骨−人工膝関節−脛骨」間の機械的な調整、内側と外側の軟部組織の荷重バランスの調整などの処置のすべてが、術者の技量、経験、主観などに委ねられている。 Substitution treatment of knee joint, the shape of the artificial knee joint, the size, to suit the like operation, adjust by cutting the body of the joint, but it is to to adjust by cutting the artificial knee joint side, in such a substitution treatment, "the femur - the artificial knee joint - the tibia" mechanical adjustment between, all of the treatment, such as the adjustment of the load balance between the inside and the outside of the soft tissue, the operator of the skill, experience, We are left, such as subjective.
したがって、置換術が施された患者の人工膝関節は、内側と外側の軟部組織の荷重バランスの調整がうまくとれず、生体膝関節のように柔軟でスムーズな関節運動が確保することができない、という問題が起こることがある。 Thus, the artificial knee joint of the patient replacement has been performed, well the adjustment of load balance inside and outside the soft tissue Torezu, flexible, smooth articulation as natural knee joint can not be ensured, there is a problem that occurs.

このため、置換施術では、施術中に周辺の内側と外側の軟部組織の荷重バランスを計測し、これが適正であるならば、置換が成功する可能性はきわめて高いといえる。 Therefore, in the substitution treatment, the load balance between inner and outer soft tissue surrounding measured during treatment, if this is appropriate, possibly substituted is successful can be said very high.
人工膝関節が適正な内外側の荷重バランスを獲得しているならば、適正なアライメントや屈曲角の確保などの良好な臨床成績が得られ、人体内での人工膝関節の理想的なパーフォーマンスを期待でき、結果として、人工膝関節自体の耐久性を高めることができる。 If the artificial knee joint has acquired the load balance of appropriate internal and external side, the proper good clinical outcomes, such as ensuring the alignment and the bending angle is obtained, the ideal performance of the artificial knee joint in the human body it can be expected, as a result, it is possible to improve the durability of the artificial knee joint itself.

このように、関節の置換施術において内外側の荷重バランスの調整を行うことは大変重要なことではあるが、従来の技術では内外側の荷重バランスを精密に測定をして、それに基づいて調整しながら施術することは容易ではなかったし、その測定や確認は、施術者または執刀医の主観に頼っているところが大きかった。 Thus, although possible to adjust the load balance of the inner and outer side in the substitution treatment of joint albeit very important, in the prior art by precisely measuring loads balance of the inner and outer side, adjusted based thereon it it was not easy to treatment while, the measurement and confirmation was greater it is a place that rely on the subjectivity of the practitioner or surgeon.
また、たとえ測定できたとしても、1軸方向の荷重データが得られるだけであったので、それでは実際の人体のような立体的で精密な測定が不可能であり、これらのデータを基に置換施術において膝関節部位を調整しても、元の生体膝関節のようなスムーズな関節運動が確保できるかどうか不明であった。 Further, even possible if measured, 1 because axial was only load data is obtained, So it is impossible to actual three-dimensional and precise measurements, such as human, substituted on the basis of these data It is adjusted knee joint site in the practitioner, smooth articulation, such as the original natural knee joint was not known if can be secured.

本発明の技術分野に係わる文献としては、例えば次のようなものがある。 The literature relating to the technical field of the present invention is, for example, as follows.
特開2008−62030号公報 JP 2008-62030 JP 特表2007−520317号公報 JP-T 2007-520317 JP

本発明では、人工関節の置換施術において、従来のような施術者や執刀医の経験、勘、主観などに頼る施術から、客観的で信頼性の高いデータに基づく施術へと変換させ、人工関節の内側と外側の軟部組織の荷重バランスを定量的で3次元的に測定して評価できる人工関節構造を提供することを目的としている。 In the present invention, the substitution treatment of the prosthesis, as in the prior art practitioner or surgeon's experience, intuition, the treatment relying like subjective, is converted into treatment based on high objective and reliable data, artificial joint and its object is to provide a quantitative three-dimensional measured to prosthesis structure that can evaluate a load balance between inner and outer soft tissue.

(1)第1の骨と第2の骨の端部が組み合わされて屈曲および伸長運動を行う関節部が、人工関節に置換されて構成される人工関節構造において、 (1) joint performing the first bone and flexion and extension movements second are combined the ends of the bone, in the artificial joint structure constituted substituted in artificial joints,
前記第1の骨の側に連結される第1コンポーネントと、 A first component coupled to the first side of the bone,
前記第2の骨の側に連結される第2コンポーネントと、を備え、 And a second component which is connected to the side of the second bone,
前記第1コンポーネントと第2コンポーネントとは、双方の湾曲面同士が接触して回動し、関節動作を行うように構成され、 It said first component and a second component, rotates in contact with the curved surfaces of both are configured to perform articulation,
前記第1コンポーネントまたは第2コンポーネントの一方は、代替して組み込むための代替コンポーネントと置換可能な構成を備え、 Wherein one of the first component or second component comprises a replaceable configuration and alternative components for incorporation in alternative to,
前記代替コンポーネントの所定位置には、組み込まれたときに周囲から受ける荷重を測定するためのセンサを複数配設し、 At a predetermined position of the substitute component, arranging a plurality of sensors for measuring the load applied from the surroundings when incorporated,
前記複数のセンサは、少なくとも1つの3軸型荷重測定用センサを含んで構成される。 Wherein the plurality of sensors is configured to include at least one sensor for triaxial load measurement.

また、(1)の人工関節構造において、 Further, in the artificial joint structure (1),
前記複数個のセンサは、3軸型荷重測定用センサと1軸型荷重測定用センサとの組み合わせから構成されてもよい。 The plurality of sensors may be configured of a combination of a 3-shaft load measuring sensor and one-axis type load measuring sensor.
また、(1)の人工関節構造において、 Further, in the artificial joint structure (1),
前記複数個の前記センサは、すべて3軸型荷重測定用センサから構成されてもよい。 The plurality of the sensors, all may be composed of a triaxial load measuring sensor.

(2)大腿骨と脛骨の両端部が半月板を挟んで組み合わされて膝の屈曲および伸長運動を行う膝の関節部が、人工関節に置換されて構成される人工関節構造において、 (2) joint of the knee both ends of the femur and tibia are combined across the meniscus performs flexion and extension movements of the knee, in the artificial joint structure constituted substituted in artificial joints,
前記大腿骨の側に連結される第1コンポーネントと、 A first component which is connected to the side of the femur,
前記脛骨の側に連結される第2コンポーネントと、を備え、 And a second component which is connected to the side of the tibia,
前記第1コンポーネントは第1湾曲面(凸面)を、前記第2コンポーネントは第2湾曲面(凹面)を有して、双方の湾曲同士が接触して回動し、膝の関節動作を行うように構成され、 A first curved surface of the first component (convex), the second component has a second curved surface (concave surface), and rotates in contact with the curved between both, to perform articulation of the knee is configured,
前記第2コンポーネントは、代替して組み込むための代替コンポーネントと置換可能な構成を備え、 The second component is provided with alternative components and possible replacement structure for incorporation in alternative to,
前記関節部は、前記大腿骨に結合された大腿四頭筋腱と、前記脛骨に結合された膝蓋腱と、その間の膝蓋骨と、を有し、 The joint portion has a quadriceps tendon coupled to the femur, the patella tendon coupled to the tibia, and between the patella and,
前記代替コンポーネントの所定位置には、組み込まれたときに周囲から受ける荷重を測定するために、少なくとも1つの3軸型荷重測定用センサを含む複数の荷重測定用センサを配設する。 Wherein a predetermined position of the alternative components, in order to measure the load applied from the surroundings when incorporated, is disposed sensors for multiple load measurement comprising at least one sensor for triaxial load measurement.
(2)の人工関節構造において、 In artificial joint structure (2),
前記膝蓋骨にも、周囲から受ける荷重を測定するための荷重測定用センサを配設してもよい。 To the patella may be disposed a load measuring sensor for measuring the load applied from the surroundings.

また、(2)の人工関節構造において、 Further, in the artificial joint structure (2),
前記代替コンポーネントの複数個のセンサは、3軸型荷重測定用のセンサと1軸型荷重測定用のセンサとの組みせから構成されていてもよいし、また、すべて3軸型荷重測定用のセンサから構成されていてもよい。 The plurality of sensors alternative components may be configured from a set so the sensor for the sensor and the one-axis type load measurement for a triaxial load measurement, and all for triaxial load measurement it may be configured from a sensor.
また、前記膝蓋骨に配設されるセンサは、1軸型荷重測定用のセンサから構成されることができるが、3軸型荷重測定用のセンサから構成されるのがより好ましい。 The sensor is arranged in the patella, which can consist of a sensor for uniaxial type load measurement, more preferably constructed from a sensor for a triaxial load measurement.

本発明は、人工関節の置換施術において、3軸型荷重測定用センサを用いて周辺の内外側の荷重バランスを3次元的に測定することができ、また複数の位置での計測値を組み合わせてトータル的に正確な荷重バランスの判断が可能となる。 The present invention, in substitution treatment of the prosthesis, it is possible to measure the load balance of the inner and outer peripheral three dimensionally using sensor triaxial load measurement, also a combination of measured values ​​at a plurality of locations total to the exact load balance judgment becomes possible.
この内外側の荷重バランスの値を3軸型荷重測定用センサを含む荷重測定用センサによって多面な位置から測定し、この値が適正か不適正であるかを置換施術の場においてその都度調整して確認することができ、内外側荷重バランスを含む人工関節の置換施術を、効率良く進めることができる。 The value of the load balance of the inner and outer side measured from multifaceted position by a load measuring sensor including a sensor for triaxial load measurement, in each case adjusted in situ replacement surgery if this value is appropriate or inappropriate You can see Te, substitution treatment of joint prosthesis comprising an inner and outer load balancing can proceed efficiently.

内外側の荷重バランスの適正を確保することにより、施術後の人体内での人工関節の良好な運動機能を期待することができ、結果として人工関節自体の機能や耐久性も高めることができる。 By ensuring mediolateral proper load balance, you can expect a good motor function of the prosthesis in the human body after the treatment, as a result, it is possible to enhance a function and durability of the prosthesis itself.
従来のように、施術者の主観に頼る施術から、客観的なデータに基づく施術へと変換されることとなり、施術者の腕前、熟練度、経験、勘などに差異があったとしても、信頼性や安定性を一定に保持した人工関節の置換施術を実施することができる。 As in the prior art, from the practitioner to rely on the subjectivity of the practitioner, objective to be converted that and will to the treatment based on the data, the practitioner of skill, proficiency, experience, even if there is a difference, such as in intuition, trust it can be carried substitution treatment of artificial joint which holds the resistance and stability constant.

本発明では、実際に人工関節を組み込んだと同じ状態で、内外側のバランスを三次元データを含む荷重値として獲得することができ、正確で信頼性の高いデータに基づき、個人差の少ない定量的で客観的なバランス評価が可能になる。 In the present invention, actually in the same state as incorporating an artificial joint, it is possible to acquire the balance of the inner and outer side as a load value that contains the three-dimensional data based on the accurate and reliable data, less quantitative individual differences target in it is possible to objectively balance evaluation.
なお、本発明による人工関節構造は、膝関節に限られるものではなく、肘関節、足関節、手首関節といった別の関節にも容易に適用することができる。 Incidentally, the artificial joint structure according to the present invention is not limited to the knee joint, it can be applied elbow joint, ankle joint, easily to separate the joint, such as the wrist joint.

さて、本発明による人工関節構造の実施の形態について、添付の図1〜12を用いて説明する。 Now, an embodiment of a prosthesis structure according to the present invention will be described with reference to FIG. 1-12 of the accompanying drawings.
図12は、人体の膝関節の構造を示す説明図である。 Figure 12 is an explanatory view showing a structure of a human knee joint. ここで、大腿骨30と脛骨40のそれぞれの端部の端面が半月板62を介して合わせられて当接され、正面側にある「大腿四頭筋腱50−膝蓋骨51−膝蓋腱52」と、両側面側にある2つの「側副靭帯60、61」とが、大腿骨30と脛骨40の側面に接合され、大腿骨30と脛骨40の両端部が半月板62を挟んで一体的に組み合わされ、膝の屈曲および伸展運動を行う膝関節部が構成されている。 Here, the end face of each end of the femur 30 and tibia 40 are aligned via the meniscus 62 is abut on the front side as a "quadriceps tendon 50- patellar 51- patellar tendon 52" , the "collateral ligaments 60, 61 'two on each side side, but is joined to the side of the femur 30 and the tibia 40, both end portions of the femur 30 and tibia 40 are integrally across the meniscus 62 combined, knee joint performing a bending and stretching motion of the knee is formed.

図1と図2は人工関節を膝関節に適用した例を示す図で、図1は膝の側面から見たときの人工関節構造100、図2は膝を裏面から見たときの人工関節構造100である。 Figure 1 and Figure 2 is a diagram showing an example of applying the artificial joint in the knee joint, FIG. 1 prosthesis structure when an artificial joint structure 100, FIG. 2 is viewed knee from the back when viewed from the side of the knee 100.
この図1では、「大腿四頭筋腱50−膝蓋骨51−膝蓋腱52」は示されているが、「側副靭帯60、61」は省略している。 In FIG. 1, "quadriceps tendon 50- patellar 51- patellar tendon 52" is depicted, the "collateral ligaments 60, 61 'is omitted.
人工関節構造100では、大腿骨30に合わせて連結接合される大腿骨側コンポーネント10と、脛骨40に合わせて連結接合される脛骨側コンポーネント20と、を備えて、大腿骨側コンポーネント10と脛骨側コンポーネント20とが接触して相互に回動し、関節動作を行うことができる。 The artificial joint structure 100, a femoral component 10 which is connected joined in accordance with the femur 30, the tibial component 20, which is connected joined in accordance with the tibia 40, and includes a femoral component 10 and tibial rotated with each other in contact with the component 20, it is possible to effect articulation.

図1と図2において、大腿骨30の下向きの端部形状は大腿骨側コンポーネント10の上向きの内部形状に合わせられて両者が一体的に組み合わされており、また、脛骨側40の上向きの端部形状は脛骨側コンポーネント20の下向きの内部形状に合わせられ、同様に両者が一体的に組み合わせられている。 1 and 2, a downward edge shape of the femur 30 are both being tailored to upward inside shape of femoral component 10 is combined integrally, also, an upward end of the tibial 40 parts shape adapted to the downward internal shape of the tibial side component 20, both similar are combined integrally.
ここで、大腿骨側コンポーネント10は下向きの湾曲凸面f1を有し、脛骨側コンポーネント20は上向きの湾曲凹面f2を有しており、双方の湾曲面f1とf2の接触する部位においてはその曲率が略等しく構成され、双方の湾曲面同士f1−f2が接触して相互に回動して、膝の関節動作を行う構成となっている。 Here, femoral component 10 has a downwardly curved convex f1, the tibial component 20 has an upward curved concave f2, in a portion which contacts both the curved surfaces f1 and the f2 is the curvature is substantially equal arrangement, by rotating each other in contact with the curved faces f1-f2 both, has a configuration for performing the articulation of the knee.

つぎに図3を用いて、大腿骨側コンポーネント10と、脛骨側コンポーネント20との構造について説明する。 Next, referring to FIG. 3, the femoral component 10, a description is given of the structure of the tibial component 20.
大腿骨側コンポーネント10は、チタン合金、クロムモリブデン合金或いは医療用セラミクスなどの生体適合材料から構成され、全体的には外形が略C形や半円形のような立体形状を成して、下向きの面として脛骨側コンポーネント20に当接する湾曲凸面f1が形成されている。 Femoral component 10, a titanium alloy, is composed of a biocompatible material such as chromium molybdenum alloy or medical ceramics, overall the outer shape is forms a three-dimensional shape such as a substantially C-shaped or semi-circular, downward curved convex surface f1 abutting the tibial component 20 is formed as a surface.
また、大腿骨側コンポーネント10の上面側は、施術によって端部が切削形成された大腿骨30の形状に合致してそこで接合される形状となっており、大腿骨30の下向き端部に挿入されて係合されるための係止突起部k1とk2とを有する。 The upper surface side of the femoral component 10, the practitioner has a shape in which the ends are to where junction conform to the shape of the femur 30 formed cut by being inserted downward end of the femur 30 and a locking protrusion portion k1 and k2 for engaged Te.

この大腿骨コンポーネント10は大腿骨30に装着される部材であり、大腿骨30の端部を大腿骨コンポーネント10の上側面の形状に合わせて骨を切り、大腿骨30のその骨切面を上側内面に密着させて装着する。 The femoral component 10 is a member to be attached to the femur 30, the end of the femur 30 in accordance with the shape of the upper surface of the femoral component 10 off the bone, the upper inner surface thereof osteotomy surface of the femur 30 It is brought into close contact with the mounted. このとき、上面からペグ状の係止突起部k1とk2を突出させて挿入することにより、大腿骨コンポーネント10と大腿骨30との接合の固着性を高めることができる。 At this time, by inserting by projecting pegs shaped locking projections k1 and k2 from the top, it is possible to improve the adherence of the junction between the femoral component 10 and the femoral 30.

脛骨コンポーネント20は、大腿骨コンポーネント10を受ける関節面プレートAと、脛骨10の上端に装着されて関節面プレートAを支持する基体プレートBとからなる。 The tibial component 20 is composed of a joint surface plate A for receiving the femoral component 10, a base plate B which is mounted on the upper end of the tibia 10 for supporting the articular surface plate A.
このうち、関節面プレートAは、金属と摩擦に対して相性のよい超高分子量ポリエチレン等の医療用樹脂材から構成され、大腿骨コンポーネント10の湾曲凸面f1を当接させて保持するために、上面には湾曲凹面f2を有している。 Of these, the articular surface plate A is composed of a medical resin material ultra high molecular weight polyethylene, good compatibility of the friction with the metal, in order to hold by contacting the curved convex surface f1 of the femoral component 10, It has a curved concave surface f2 on the upper surface.

また、関節面プレートAの裏面は、平坦な面を形成して基体プレートBに載置されて係合される形状となっており、このとき、位置がずれたりしないように、基体プレートBの側にも関節面プレートAの裏面を受け入れるために所定の係合構造を設けている。 Further, the back surface of the articular surface plate A has a shape to be engaged is mounted on the base plate B to form a flat surface, this time, so that the position is not shifted or, the base plate B and with a predetermined engagement structure for receiving the back surface of the articular surface plate a to side.
そして、大腿骨コンポーネント10との位置規定や相互移動時の整合性を高めるために、上面中央に基体プレートAの突設部t1を設けて、これを大腿骨コンポーネント10の通し穴T2に挿通して、所定の位置に配設されるように構成されている。 Then, in order to improve the position-defining and mutual movement when consistency with the femoral component 10, provided with a projecting portion t1 of the base plate A center of the upper surface, which was inserted into the through hole T2 of the femoral component 10 Te, and it is configured to be disposed in a predetermined position.

基体プレートBは、同じく生体適合金属で構成されており、その上面の形状が関節面プレートAに合わされて係合され、これを保持する構造となっている。 Base plate B is likewise consists of a biocompatible metal, the shape of its upper surface is engaged is fitted into the joint surface plate A, a structure that holds them. この基体プレートBの脛骨40に対する装着も、大腿骨コンポーネント10と同様であり、脛骨10の上方端部を平にして骨切りをして、基体プレートBの下面をそれに合わせた形状としている。 Mounted with respect to the tibia 40 of the base plate B is also the same as the femoral component 10, and the upper end of the tibia 10 to the flat by the osteotomy, and the combined shape lower surface of the base plate B to it. そして、脛骨10との接合性を高めるために、基体プレートBの裏面には係合突起部t2を突設しておき、これを脛骨10の内部に突入させて係合させ、相互の位置を固定させている。 Then, in order to increase the bonding strength between the tibia 10, the back surface of the base plate B leave projecting engaging protrusion t2, which is engaged by plunge inside the tibia 10, the position of the mutual It is not fixed.

図4(1)は、脛骨側コンポーネント20を示す外観斜視図であり、次の図4(2)は図4(1)の前後を反転させた位置における外観斜視図である。 4 (1) is an external perspective view of a tibial component 20, the following 4 (2) is an external perspective view of the inverted position before and after in FIG. 4 (1).
脛骨側コンポーネント20は、図2に示した関節面プレートAの下面と基体プレートBの上面とを組み合わせて係合させ、一体的部材として構成したものである。 Tibial component 20, in combination with the upper surface of the lower surface and the substrate plate B of the articular surface plate A shown in FIG. 2 engaged, which is constituted as an integral member. この脛骨側コンポーネント20の上面には大腿骨コンポーネント10の内部の所定位置に挿通して配設される突設部t1を、また、下面には脛骨側コンポーネント20の上方端面に接合される突設部t2を備えている。 The protrusion t1 is arranged as it is inserted into a predetermined position inside the femoral component 10 on the upper surface of the tibial component 20, also projects from the lower surface to be bonded to the upper end face of the tibial component 20 It has a part t2.

ところで、これらの大腿骨コンポーネント10と脛骨コンポーネント20とを含む人工膝関節を膝関節に置換した場合、その屈曲、伸展及び回旋などの動作には、生体膝関節と同様に靱帯群に大きく影響されることになる。 Incidentally, when an artificial knee joint including a those of the femoral component 10 and tibial component 20 is replaced with the knee joint, the bent, the operation of such extension and rotation, significantly affected the ligaments groups like the natural knee joint It becomes Rukoto.
図1および図2において、屈伸及び回旋動作に際して膝関節の安定性に関与する主な靱帯群としては、膝の内側の上下にあって大腿骨30と脛骨40とに連結する内側副靱帯61と、膝の外側の上下にあってやはり大腿骨30と脛骨40とに連結する外側側副靱帯60とがあり、また、前面にあって大腿骨30に連結する大腿四頭筋50から膝蓋骨51を経由して脛骨40に連結する膝蓋腱52、その後方に存在する座骨下腿筋(図示せず)等がある。 1 and 2, the main ligament groups involved in the stability of the knee joint during flexion and extension and rotation operation, the inner collateral ligament 61 In the upper and lower inside of the knee is connected to the femur 30 and tibia 40 , there is a lateral collateral ligament 60 for connecting to a still femur 30 and tibia 40 in the upper and lower outer knee, also the patella 51 from the quadriceps 50 for connecting the femur 30 be in front patellar tendon 52 which connects to the tibia 40 via, there is the ischial lower leg muscle located behind (not shown) or the like.

図5(1)(2)は代替コンポーネント80を示す図である。 Figure 5 (1) (2) shows an alternative component 80. 代替コンポーネント80は脛骨コンポーネント20に代替して組み込むための置換可能な構成を備えており、図4(1)の外観斜視図は、図3(2)に示した脛骨コンポーネント20に対応する図である。 Alternate component 80 has a replaceable structure for incorporation in alternative to the tibial component 20, external perspective view of FIG. 4 (1) is a diagram corresponding to tibial component 20 shown in FIG. 3 (2) is there.
この代替コンポーネント80は、脛骨コンポーネント20と同様に、ふたつのプレート部材の81と82を組み合わせた構造からなり、プレート部材の81と82の間の所定位置には、周囲から受ける荷重を測定するために、少なくとも1つの3軸型荷重測定用センサを含む複数の荷重測定用センサを配設している。 The alternate component 80, similar to the tibial component 20, plus the structure that combines 81 and 82 of the two plate members, at a predetermined position between the 81 of the plate member 82, for measuring the load received from the surrounding to, and disposed sensors for multiple load measurement comprising at least one sensor for triaxial load measurement.

図5の代替コンポーネント80の外側の上面F2の形状は、図4の部材Aと部材Bとを組み合わせた脛骨コンポーネント20の湾曲凹面f2と同等なものとする必要があるが、大腿骨コンポーネント10の湾曲凸面f1と直接当接にしない部位は、荷重測定に影響しないので省略することができる。 The shape of the outer upper surface F2 of the alternate component 80 in FIG. 5, it is necessary to as equivalent and the curved concave f2 of the tibial component 20 of a combination of a member A and the member B in Figure 4, the femoral component 10 sites that are not in contact directly with the curved convex surface f1 can be omitted because it does not affect the load measurement.
この図5では、図4の突設部t1は湾曲凸面f1と直接当接しない部位なので省略することができ、また突設部t2も省略してよい。 In FIG. 5, projecting portions t1 in FIG. 4 since sites that are not in direct contact with the curved convex surface f1 can be omitted, or may be omitted also protruded portion t2.
こうして、図5の代替コンポーネント80は、荷重測定に関わらない突起部分などは省略して、できる凹凸の少ない簡素な構造にしているので、膝関節の置換施術において、脛骨コンポーネント20の代わりにこの代替コンポーネント80を挿入する作業性を容易にすることができる。 Thus, alternate component 80 in FIG. 5, such protruding portion not involved in the load measurement is omitted, it since the less simple structure irregularities, the substitution treatment of the knee joint, this alternative instead of the tibial component 20 it can facilitate the work of inserting the component 80.

本発明の人工関節構造は、置換しようとする人工関節を実際に関節に装着したとき、靱帯群がどのようなバランスを発揮するかを定量的に荷重測定するセンサを備えるものであり、図5(2)に示すように代替コンポーネント80のプレート部材の81と82との間の所定位置には、組み込まれたときの周囲から受ける荷重を測定するために、5個のセンサS1〜S5を備えており、そのうちの中央のセンサS5は3軸型荷重測定用センサで構成している。 Artificial joint structure of the present invention, when mounted to the actual joint the prosthesis to be replaced, which includes a sensor for quantitatively load measuring whether ligament groups exhibit what balance, 5 the place between the 81 and 82 of the plate member of the alternate component 80 as shown in (2), in order to measure the load applied from the surrounding when incorporated, with five sensors S1~S5 and the central sensor S5 of which constitute a sensor for triaxial load measurement.

図6は、代替コンポーネント80のプレート部材82上に、荷重を測定するための5個のセンサS1〜S5を配列して配置した図であり、そのうちの中央のセンサS5は3軸型荷重測定用センサ、両側に並列配置されたセンサS1〜S4は1軸型荷重測定用センサで構成している。 6, on a plate member 82 of the alternate component 80, a five view the sensor S1~S5 arranged in sequences for measuring a load, the center of sensor S5 of which for triaxial load measurement sensors, sensor S1~S4 arranged in parallel on both sides are constituted by uniaxial type load measuring sensor.
このプレート部材82に配設された荷重測定用センサS1〜S5は、荷重が測定できるものであれば、どのような原理のものでもよく、例えば、荷重の大小を電気量として出力する歪計ならば、一般的で取り扱い易く、本発明にも適用しやすい。 Load measuring sensor S1~S5 disposed in the plate member 82, as long as the load can be measured, may be of any principle, for example, if the strain gauge outputs a magnitude of the load as electric quantity if, easy to handle, easily applied to the present invention common.

図6は、プレート部材82に配設されたセンサS1〜S5の一例を示す平面図と側面図であり、その表面に3軸型荷重測定用のセンサS5を中心にして、大腿骨コンポーネント10の左右の湾曲凸面f1と当接する位置の前後方向に、右側に「センサS2(前側)−センサS1(後ろ側)」、左側に「センサS4(前側)−センサS3(後ろ側)」として左右2個ずつ、計5個を組み込んだものを示している。 Figure 6 is a plan view and a side view showing an example of a sensor S1~S5 disposed on the plate member 82, around the sensor S5 for triaxial load measurement on the surface, of the femoral component 10 the longitudinal position of contact with the curved convex surface f1 of the right and left, to the right "sensor S2 (front) - sensor S1 (rear)", to the left - right and left as a "sensor S4 (front) sensor S3 (rear)" 2 each individual, shows those incorporating a total of five.

ここでの1軸型荷重測定用と3軸型荷重測定用センサの数や組み合わせおよび配置については、図6のあくまでも一例であって、それらは関節部位の構造や測定データの質や量など応じて、任意に設定できるものである。 Here information in the number and combination and arrangement of 1 and for the shaft type load measuring triaxial load measuring sensor is a mere example of FIG. 6, they are depending on, for example, the quality and quantity of the structure and the measurement data of the joint portion Te, those which can be set arbitrarily.
できるだけ広範な位置に数多く設置することで、より細かい荷重分布が測定できるし、また、3軸型荷重測定用センサの割合を多くすることによって、より精密で立体的な荷重分布が測定できるようになる。 Be to many installed widest possible position to be measured finer load distribution, also, by increasing the proportion of triaxial load measuring sensor, more precisely in such sterically load distribution is measured Become.

図5に示したものは、荷重測定用センサS1〜S5は有線式で接続されており、それぞれのセンサS1〜S5毎にコード(c1〜c5)が後方へ引き出されており、代替コンポーネント80は後方から出し入れするのに適する構成となっており、代替コンポーネント80は正規の取り付け位置に配設されて、正面にある「大腿四頭筋腱50−膝蓋骨51−膝蓋腱52」に影響されることなく、正常状態に保持されることができる。 That shown in Figure 5, the load measuring sensors S1-S5 are connected by a wired, and code for each sensor S1-S5 (c1 to c5) is drawn backwards, alternate component 80 has a structure suitable for loading and unloading from the rear, alternate component 80 that is disposed in the mounting position of the normal, is influenced by the front "quadriceps tendon 50- patellar 51- patellar tendon 52" no, it can be held in a normal state.
なお、センサS1〜S5は有線式としているが、これに限らず、小さな電池等を内蔵してこれを電源として出力を無線で発信する無線式のものを利用することができる。 The sensor S1~S5 is has a wired, not limited to this, it is possible to use those wireless originating outputs it incorporates a small battery or the like as a power source wirelessly. この場合には導線とその接続が不要となるので、構造が簡単で施術のときにも邪魔にならないという利点がある。 This conductive wire and the connection when unnecessary, there is an advantage that the structure does not interfere even when the simple treatment.

図5の代替コンポーネント80は、人口関節として脛骨40に連結接合される脛骨側コンポーネント20に代わるものとして設計されており、人口関節施術時の荷重の測定が済めば正規の脛骨側コンポーネント20に取り替えられるものである。 Alternate component 80 of FIG. 5 is designed as an alternative to tibial component 20 coupled joined to tibia 40 as population joints, replacement to a normal tibial component 20 if smelling the measurement of load when the population joint treatment it is as it is.
この代替コンポーネント80としては、実際の脛骨側コンポーネント20と同じ形状のものを製作し、これに荷重測定用センサを組み入れて、これを代替コンポーネント80として用いることも可能である。 As the alternate component 80, fabricated having the same shape as the actual tibial component 20, which in incorporating the sensor load measurement, it is also possible to use this as an alternative component 80.

図6において、左右に2個ずつ並列に配置されたセンサS1〜S4は1軸型荷重測定用センサであり、上下方向「(z+)←→(z−)」の荷重だけを測定する。 6, sensor S1~S4 arranged in parallel two by two on the left and right are uniaxial type load measuring sensor, the vertical direction "(z +) ← → (z-)" only loads the measurement. また、中央に配置されたセンサS5は3軸型荷重測定用センサであり、上下方向「(z+)←→(z−)」、左右方向「(x+)←→(x−)」、前後方向「(y+)←→(y−)」という3方向、すなわちxyz3軸(3次元)の荷重を測定する。 Further, sensor S5 arranged in the center is a sensor for triaxial load measurement, vertical "(z +) ← → (z-)", the left-right direction "(x +) ← → (x-)", the front-rear direction "(y +) ← → (y-)" 3 direction of, that is to measure the load of xyz3 axis (three-dimensional).

次に、図7−10を用いて、この代替コンポーネント80によって置換する人工膝関節の靱帯バランスをセンサS1−S5を用いて測定した事例について説明する。 Next, with reference to Figure 7-10, will be described examples was measured using the sensor S1-S5 ligament balance of the artificial knee joint to replace this alternate component 80.
この靱帯バランスの測定は、骨切りをした後に所定の大腿骨側コンポーネント10と脛骨側コンポーネント20とをインプラントして組み込んだ後に行う。 Measurement of the ligament balancing is performed after incorporation by implanting a predetermined femoral component 10 and tibial component 20 after the osteotomy. この場合、大腿骨側コンポーネント10はそのままのものを使用するが、脛骨側コンポーネント20は上記してきたように代替コンポーネント80に置換して使用する。 In this case, the femoral component 10 uses the intact ones, the tibial component 20 are used to replace the alternate component 80 as has been described above. この代替コンポーネント80にはセンサS1〜S5が組み入れられているので、これらのセンサによって荷重の測定を開始する。 The sensor S1~S5 for this alternate component 80 is incorporated, to start the measurement of the load by these sensors.

図7は、図6のようにセンサS1〜S5が配置された代替コンポーネント80を人工膝関節に組み込んだ状態で、その膝関節を屈曲する動作を行わせ、それに伴って変動する荷重をセンサ毎に測定した事例のデータを示すものであり、縦軸が歪み(με)で縦軸が時間(Sec)を示す。 Figure 7 is a state incorporating the alternate component 80 which sensor S1~S5 are arranged in the artificial knee joint as shown in FIG. 6, to perform an operation that bends the knee joint, each sensor the load varies accordingly and shows the data of the measured examples, the vertical axis in the vertical axis strain (με) indicates the time (Sec).
また、図7(上)はセンサS1〜S4それぞれのz方向のみの荷重変化図であり、図7(下)はセンサS5のx−y−z方向の3軸の荷重変化図である。 Further, FIG. 7 (top) is a load variation diagram only z direction respectively sensors S1 to S4, FIG. 7 (below) shows load variation diagram of a three-axis of x-y-z-direction of the sensor S5.

図7(上)によれば、1軸型荷重測定用のセンサS1〜S4のうちの図6の左上のセンサS4の変動が最も大きく、センサS4の付近のz+方向(上下の下)により大きく荷重が与えられていることがわかる。 According to FIG. 7 (top), 1 variation in the upper left of the sensor S4 in FIG. 6 of the shaft-type load measuring sensor S1~S4 is the largest, large by z + direction around the sensor S4 (under vertical) it can be seen that the load is given. そしてこのとき、図6中央のセンサS5も荷重変動しており、z+方向(上下の下)の荷重が大きいことはセンサS4と同様であるが、そのつぎにx+方向(左右の左)にかかる荷重が大きく、さらにy−方向(前後の後)にかかる荷重も多少あることがデータから明らかであり、膝関節の左方向に荷重が加えられ動作であることがわかる。 And this time, 6 central sensor S5 is also varied load, it loads z + direction (downward in the vertical) is large is similar to sensor S4, according to the x + direction (left and right left) to the next large load, further y- direction are apparent from that there somewhat even load applied (after the front and rear) data, it can be seen that the operation applied load to the left of the knee joint.

この図7によれば、z方向のみの荷重変化を測定するセンサS1〜S4に加えて、xyz方向の3軸の荷重変化を測定するセンサS5を用いることにより、センサS5による「x+/x−方向(左右)」にかかる荷重と、「y+/y−方向(左右)」にかかる荷重とを測定することができるので、3次元的測定によって立体的で精密で実際の構造に近い形態で関節部の荷重分布を判定することができる。 According to FIG. 7, in addition to the sensor S1~S4 for measuring the load variation in the z-direction only, by using a sensor S5 for measuring the load variation of the three axes of xyz direction, due to the sensor S5 "x + / x- a load applied in a direction (right and left) ", it is possible to measure the load applied to" y + / y- direction (right and left) ", the joint in the form close to the three-dimensional precision the actual structure by three-dimensional measurement load distribution parts can be determined.

次の図8−10は、図7の膝関節の屈曲動作とは異なる状態における、センサS5のみの荷重変動を示す図である。 The following Figure 8-10 is a diagram showing a load fluctuation of the different states, the sensor S5 only the bending motion of the knee joint of FIG.
まず図8の測定データでは、「z+方向(上下方向の下)」と「y+方向(前後方向の前)」により大きく荷重が与えられており、「x方向(左右方向)」にはほとんど荷重変動が認められないので、「y+方向(前後方向の前)」に主に荷重が加えられている状態と判断することができる。 The first measurement data of FIG. 8, "z + direction (vertical direction below)" little load on the "y + direction (forward in the longitudinal direction)" is given a large load by the "x-direction (lateral direction)" the fluctuation is not recognized, it can be determined that the state is mainly applied load to "y + direction (forward in the longitudinal direction)."

次の図9の測定データでは、「z+方向(上下方向の下)」への荷重は大きいが、「x−方向(前後方向の後)」にある程度の荷重変化が認められ、「y方向(左右方向)」ではほとんど荷重が変動していないので、「x−方向(前後方向の後)」に荷重が加えられている状態と判断することができる。 In the measurement data of the next FIG. 9, the load on the "z + direction (downward in the vertical direction)" is large, some load change in the "x- direction (after the front-rear direction)" were observed, "y-direction ( since the left-right direction) almost load in "is not changed, it can be determined that the state of the load in the" x- direction (after the front-rear direction) "is added.
さらに、図10の測定データでは、「z+方向(上下方向の下)」への荷重は大きく、「x方向(左右方向)」での荷重の変化は少なく、「y−方向(前後方向の後)」でもかなりの荷重変動があるので、「y−方向(前後方向の後)」に荷重が加えられている状態と判断することができる。 Moreover, the measurement data of FIG. 10, "z + direction (vertical direction under)" large load to the change of the load in the "x-direction (lateral direction)" is small, "y- direction (after the front-rear direction ) "even so there is considerable load variations, it can be determined that the state of the load in the" y- direction (after the front-rear direction) "is added.

本発明では、図6のような代替コンポーネント80に組み込まれた荷重測定用センサS1〜S5を人口膝関節に代替して組み入れることによって、図7−10のような測定データが得られた。 In the present invention, the load measuring sensor S1~S5 incorporated in alternate component 80 as shown in FIG. 6 by incorporating in alternative population knee joint, measurement data as shown in FIG. 7-10 were obtained. これらの荷重測定用センサS1〜S5のうち、センサS1〜S4はz方向のみの荷重を測定するが、中央のセンサS5はx−y−z方向の3軸方向(3次元)の荷重変化を測定できる。 Of these load measuring sensors S1-S5, but the sensor S1~S4 measures the load in the z-direction only, the load variation of the center of the sensor S5, x-y-z-direction in three axial directions (three-dimensional) It can be measured.
また、3軸方向(3次元)の荷重を測定するセンサにより、「x−y−z」方向の3軸の荷重変化図を表示するにあたり、図7(下)、図8〜10では、平面上における3本線のグラフ図として2次元的に表示しているが、むしろ3次元のベクトル波形として立体的に表示されることが好ましく、施術中の画面上でそのように表示されれば、施術者にとっても理解しやすい。 Further, the sensor for measuring the load in the three axial directions (three dimensions), when displaying the load variation diagram of a three-axis the "x-y-z" direction, FIG. 7 (bottom), in Figures 8-10, the plane Although it two-dimensionally displayed as a graph of the three line is on, it is preferable to be three-dimensionally displayed as a rather a three-dimensional vector display, if so displayed on the screen during treatment, treatment easy to understand even for the person.

このように、配設する複数のセンサのうち、少なくとも一つのセンサを3軸型荷重測定用センサとすることにより、3次元方向の荷重測定を行い、立体的で精密で実際の荷重構造に近い形態で、関節部の荷重分布を認識して判定することができるようになり、人口関節の置換後の状態を手術前の状態に容易に近似させることができ、人口関節を施術する技術の向上に大きく寄与することができる。 Thus, among the plurality of sensors to be arranged, by at least one triaxial load measurement sensor to sensor, performs a load measurement of the three-dimensional directions, close to the three-dimensional precision the actual load structure form, will be able to determine to recognize the load distribution of the joint portion, to the state before the surgery the state after replacement of the population joints can be easily approximated, improved techniques for treatment population joints it can contribute greatly to.

本発明の実施例としては、配設する5つのセンサのうち、1つのセンサを3軸型荷重測定用センサ、4つのセンサを1軸型荷重測定用センサとしたものについて説明したが、センサのうちの3軸型荷重測定用センサをより多く用いることが好ましい。 As an example of the present invention, among the five sensors arranged one triaxial load measurement sensor to sensor has been described in connection with what is four sensors was uniaxial type load measuring sensor, the sensor it is preferable to use more sensors for triaxial load measurement of out.
また、3軸型荷重測定用センサでは、xyz軸として、「上下方向」「左右方向」「前後方向」の互いに90度で交わる3次元軸として設定したが、他の方向を3次元軸とすることも可能である。 Further, the triaxial load measuring sensor, as xyz axis has been set as a three-dimensional axes intersect at 90 degrees from each other in the "vertical" "horizontal direction" and "longitudinal direction", and the three-dimensional axes other direction it is also possible.
なお、現在普及している3軸型荷重測定用センサは、高価であって形状もやや大形のものであるので、構造性、適合性、コストアップなどで問題が生じないように設計されることが望まれる。 Incidentally, triaxial load measuring sensors that are currently popular, since a costly shape is also somewhat those large, is designed to structural compatibility, problems like cost no it is desired.

図11は、3軸型荷重測定用センサを含む複数のセンサを用いる計測システムのブロック図である。 Figure 11 is a block diagram of a measurement system using a plurality of sensors including sensors for triaxial load measurement. センサ(S1〜S5の5個)の計測値を増幅器(AMP)91で増幅し、それをAD変換器92でデジタル信号に変え、さらにマイコン93(MC)に入力し、このマイコン93に入力されたこれらのデータは、パソコン(PC)94に送られる。 The measured value of the sensor (five S1-S5) were amplified by the amplifier (AMP) 91, it changed into a digital signal by the AD converter 92, and input to a further microcomputer 93 (MC), is input to the microcomputer 93 were these data, is sent to a personal computer (PC) 94. このとき、MC93には、膝の屈伸角度を計測するアングルセンサを膝関節の外側に取り付けておいて、その計測値をAD変換器92を通して入力することも可能である。 At this time, the MC93, an angle sensor for measuring the bending angle of the knee keep attached to the outside of the knee joint, it is also possible to input the measured value through the AD converter 92.

PC94はディスプレイを有して画面表示することができる。 PC94 can be screen display with a display. 画面には、荷重センサ(S1〜S5)5個を取り付けた図5(2)と同様の代替コンポーネント80の平面図とそのセンサ配置図とが表示され、各センサS1〜S5による荷重の計測値がそれぞれの位置に表示される。 The screen displays a plan view of the load sensor (S1-S5) Figure 5 5 and the mounting (2) the same alternate component 80 and its sensor arrangement diagram, measured value of the load by the sensors S1-S5 There is displayed on the respective positions.
また、平面図の画像には、各荷重センサS1〜S5から送られたデータを基にしてMC93が計算した重心位置(G)がドットマトリックスで表示される。 The image of a plan view, the center of gravity position MC93 has calculated the data sent from the load sensors S1~S5 based on (G) is displayed in a dot matrix.
そして、表示画面には、アングルセンサで計測した「膝の屈伸角度」、荷重センサS1〜S5の計測値を総和した「全荷重」、「重心座標」の座標値なども表示されるようにするとよい。 Then, the display screen is measured by the angle sensor "bending angle of the knee," and the sum total measured value of the load sensor S1~S5 "full load" and also to be displayed, such as the coordinate values ​​of the "barycentric coordinates" good.
なお、ここで荷重測定のために取り込まれたデータは、PC94に保存される。 The data taken for the load measurement here is stored in PC94.

本発明のでは人口関節構造では、人口関節の施術者が、人工膝関節置換の施術中に、置換された人工膝関節を適宜に動作させてみて、荷重測定用センサーから得られた荷重分布データに基づいて表示されたディスプレイから、その周辺の荷重が適正なバランスを獲得しているか否かを容易に判断することができる。 The population articulated structure than the present invention, the practitioner of the population joints, in performing the treatment of knee replacement, try suitably operating the substituted knee joint, load distribution data obtained from the load measuring sensor a display that is displayed on the basis of, whether the load around the has acquired a proper balance can be easily determined.
そして、それらの荷重分布データに基づいて、人工膝関節の構造に合わせて関節を切除して調整したり、関節にあわせて人工膝関節を切除して調整したりし、置換され人工膝関節が生体膝関節と同等なスムーズな関節運動が確保するように施術をすることができる。 Then, on the basis of their load distribution data, or adjusted by excised rheumatoid to suit the structure of the artificial knee joint, and adjust to cut an artificial knee joint in accordance with the joint, artificial knee joint is substituted equivalent smooth articulation and natural knee joint can be a treatment to ensure.
さらに、測定された荷重分布データは客観的でそれを判定する作業も容易となり、人工関節の置換施術において、施術者の経験、勘、主観、熟練度などに頼る施術から、客観的で信頼性の高い荷重データ分布に基づく施術へと変換させ、人工関節の内側と外側の軟部組織のバランスを定量的で3次元的に測定して評価できる人工関節構造を提供することができる。 Further, load distribution data measured can be facilitated work determines it objective, in substitution treatment of the prosthesis, the practitioner's experience, intuition, subjective, from practitioner to resort to such skill, objective and reliable is converted into based on a high load data distribution practitioner can provide a quantitative three-dimensional measured to prosthesis structure that can evaluate the balance of the inner and outer soft tissue prosthesis.

人工関節を膝関節に適用した例を示し、膝の側面から見たときの人工関節構造100である。 The prosthesis shows an example applied to the knee joint is an artificial joint structure 100 as viewed from the side of the knee. 図1の人工関節構造100を膝の裏面から見たときの図である。 The artificial joint structure 100 of FIG. 1 is a diagram when viewed from the back of the knee. 本発明の人工関節構造で用いられる大腿骨側コンポーネント10と分解された脛骨側コンポーネント20を示す外観斜視図である。 The femoral component 10 and decomposed tibial component 20 used in the artificial joint structure of the present invention is an external perspective view showing. 本発明の人工関節構造で用いられる脛骨側コンポーネント20を示す外観斜視図である。 The tibial component 20 used in the artificial joint structure of the present invention is an external perspective view showing. 本発明の人工関節構造で用いられる代替コンポーネント80を示す構造説明図である。 The alternate component 80 used in the artificial joint structure of the present invention is a structural diagram showing. 本発明の人工関節構造で用いられる荷重測定センサが組み込まれた部材を示す説明図である。 Load measuring sensor used in artificial joint construction of the present invention is an explanatory view showing components incorporated. 本発明の人工関節構造で用いられる荷重測定センサによる第1の測定データを示す図である。 It is a diagram showing a first measurement data obtained by the load measuring sensor used in artificial joint construction of the present invention. 同じく荷重測定センサによる第2の測定データを示す図である。 Also it illustrates the second measurement data obtained by the load measuring sensor. 同じく荷重測定センサによる第3の測定データを示す図である。 Also it shows a third measurement data by the load measuring sensor. 同じく荷重測定センサによる第4の測定データを示す図である。 Likewise it shows a fourth measurement data obtained by the load measuring sensor. 本発明の人工関節構造で用いられる荷重測定センサによる測定システムの一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a measurement system according to the load measuring sensor used in artificial joint construction of the present invention. 人体の膝関節の構造を示す説明図である。 It is an explanatory view showing a structure of a human knee joint.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

100 人工関節構造 10 大腿骨側コンポーネント 20 脛骨側コンポーネント f1 大腿骨側コンポーネントの上向きの湾曲凸面(第1湾曲面) 100 prosthesis structure 10 femoral component 20 tibial component f1 femoral component upward curved convex surface (first curved surface)
f2 脛骨側コンポーネントの下向きの湾曲凹面(第2湾曲面) f2 downward concave curved surface of the tibial side component (second curved surface)
A 脛骨コンポーネントの関節面プレート B 脛骨コンポーネントの基体プレート 80 代替コンポーネント Base plate 80 alternate component of the articular surface plate B tibial component A tibial component
81、82 代替コンポーネントのプレート部材 F2 代替コンポーネントの外側の上面 S1〜S4 1軸型荷重測定用センサ S5 3軸型荷重測定用センサ 30 大腿骨 40 脛骨 81 and 82 alternate component of the plate member F2 alternate component of the outer upper surface S1 to S4 1 Shaft load measuring sensor S5 3-axis type load measuring sensor 30 femur 40 tibia
50 大腿四頭筋腱 51 膝蓋骨 52 膝蓋腱 60、61 側副靭帯 62 半月板 50 quadriceps tendon 51 patellar 52 patellar tendon 60,61 collateral ligament 62 meniscal

Claims (3)

  1. 第1の骨と第2の骨の端部が組み合わされて屈曲および伸展運動を行う関節部が、人工関節に置換されて構成される人工関節構造において、 Joint performing a bending and stretching movement end of the first and second bones are combined, in the artificial joint structure constituted substituted in artificial joints,
    前記第1の骨の側に連結される第1コンポーネントと、 A first component coupled to the first side of the bone,
    前記第2の骨の側に連結される第2コンポーネントと、を備え、 And a second component which is connected to the side of the second bone,
    前記第1コンポーネントと第2コンポーネントとは、双方の湾曲面同士が接触して回動し、関節動作を行うように構成され、 It said first component and a second component, rotates in contact with the curved surfaces of both are configured to perform articulation,
    前記第1コンポーネントまたは第2コンポーネントのいずれか一方は、代替して組み込むための代替コンポーネントと置換可能な構成を備え、 Wherein one of the first component or second component comprises a replaceable configuration and alternative components for incorporation in alternative to,
    前記代替コンポーネントの所定位置には、組み込まれたときに周囲から受ける荷重を測定するための荷重測定用センサを複数配設し、 At a predetermined position of the substitute component, arranging a plurality of the load measuring sensor for measuring a load applied from the surroundings when incorporated,
    前記複数のセンサは、少なくとも1つの3軸型荷重測定用センサを含んで構成される、ことを特徴とする人工関節構造。 Wherein the plurality of sensors, artificial joint structure according to claim constructed, that comprise at least one sensor for triaxial load measurement.
  2. 大腿骨と脛骨の両端部が半月板を挟んで組み合わされて膝の屈曲および伸展運動を行う膝の関節部が、人工関節に置換されて構成される人工関節構造において、 Joints of the knee both ends of the femur and tibia are combined across the meniscus performs flexion and extension movements of the knee, in the artificial joint structure constituted substituted in artificial joints,
    前記大腿骨の側に連結される第1コンポーネントと、 A first component which is connected to the side of the femur,
    前記脛骨の側に連結される第2コンポーネントと、を備え、 And a second component which is connected to the side of the tibia,
    前記第1コンポーネントは第1湾曲面を、前記第2コンポーネントは第2湾曲面を有して、双方の湾曲面同士が接触して回動し、膝の関節動作を行うように構成され、 The first component first curved surface, the second component has a second curved surface, and rotates in contact with the curved surfaces of both are configured to perform articulation of the knee,
    前記第2コンポーネントは、代替して組み込むための代替コンポーネントと置換可能な構成を備え、 The second component is provided with alternative components and possible replacement structure for incorporation in alternative to,
    前記関節部は、前記大腿骨に結合された大腿四頭筋腱と、前記脛骨に結合された膝蓋腱と、その間の膝蓋骨と、を有し、 The joint portion has a quadriceps tendon coupled to the femur, the patella tendon coupled to the tibia, and between the patella and,
    前記代替コンポーネントの所定位置には、組み込まれたときに周囲から受ける荷重を測定するために、少なくとも1つの3軸型荷重測定用センサを含む複数の荷重測定用センサを配設する、ことを特徴とする人工関節構造。 Wherein a predetermined position of the alternative components, in order to measure the load applied from the surroundings when incorporated, is disposed sensors for multiple load measurement comprising at least one sensor for triaxial load measurement, characterized artificial joint structure to be.
  3. 請求項2に記載の人工関節構造において、 In artificial joint structure according to claim 2,
    前記膝蓋骨に、周囲から受ける荷重を測定するための荷重測定用センサを配設する、ことを特徴とする人工関節構造。 The patella, prosthesis structures characterized by arranging the load measuring sensor for measuring a load applied from the surroundings, it.
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